Сочинение на тему Особенности и роль экстремофилов

Экстремофилы – это организмы, которые живут в условиях, которые люди считают «экстремальными». «Экстремальные» среды включают в себя, но не ограничиваются этим, экстремальное давление, экстремальные холода, сильные жары, сильно кислые среды и среды с высоким содержанием соли. Когда-то считалось, что эти условия не способны поддерживать жизнь.

Есть три сферы жизни: Эукарья, Бактерия и Архей. Каждый из этих доменов имеет общие функции с другим, при этом имеет свой уникальный набор характеристик, и ни один из этих доменов не является наследственным по отношению к другим. Наиболее известные экстремофилы относятся к архейской области. Хотя пингвины классифицируются как экстремофилы, большинство известных экстремофилов являются микроорганизмами; основные типы экстремофилов, которые изучают ученые, относятся к области жизни архей и бактерий.

Значение экстремофилов

Изучение экстремофилов может дать нам полное представление о физико-химических ограничениях, определяющих жизнь на нашей планете. Предполагается, что примитивные земные среды были в изобилии в экстремальных условиях – большинство из этих сред были очень горячими. Это приводит к мысли, что экстремофилы являются остатками древних организмов и могут дать понимание того, как возникла жизнь на Земле.

Роль белков в экстремофилах

Экстремофилы обязаны большей частью своей способности быть способными поддерживать себя в таких суровых условиях перед белками. Складывание белка является неотъемлемой частью выживания во всех живых организмах – они необходимы всем живым клеткам для роста, функционирования и восстановления. Трансляция РНК является обязательным этапом в процессе создания белков – без трансляции у организмов не было бы другого возможного способа получения белков и, следовательно, функционирования. Не существует единого фундаментального набора приспособлений, подходящего для любой среды. Вместо этого археи разработали отдельные функции белка, чтобы выжить в определенных условиях. Понимая, как адаптация белка позволяет организмам выживать в экстремальных условиях, мы надеемся, что сможем понять ограничения жизни не только на нашей планете Земля, но и в других местах нашей Солнечной системы.

Экстремальный холод – психрофилы

Один тип экстремофилов называется психрофилы. Эти организмы способны выживать при очень низких температурах. Эти организмы встречаются в районах, где постоянно холодно, например, в глубоком море, вечной мерзлоте, ледниках, снежных полях и полярных регионах. Глубоководная вода океана имеет довольно стабильную температуру около 2 ° С. Однако содержание соли в воде в более холодных регионах океанской воды позволяет воде достигать температуры до -12 ° C без замерзания. Фактически, микробная активность была обнаружена в почвах, которые были заморожены ниже -39 ° C.

Геномные (из исследования генов), протеомные (из исследования белков) и транскриптомные (из исследования транскриптома или экспрессии гена при определенных обстоятельствах) исследования показывают, что психрофилы имеют различные особенности, которые позволяют им переводить РНК и выполнять сворачивание белка в холодных условиях.

В нормальных условиях белки, а именно ферменты, теряют активность, когда температура падает ниже 20 ° C, что не очень хорошая ситуация для клетки, если ей нужно расти. Активность фермента снижается при низких температурах, потому что средняя кинетическая энергия в клетке низкая. Низкая кинетическая энергия означает, что конформационные движения становятся медленнее и, следовательно, менее эффективными.
Психрофильные белки более гибкие, поэтому они лучше способны двигаться и изменять конформацию. Это означает, что психрофильные белки могут поддерживать высокую активность даже при низких температурах. Кроме того, психрофильный фермент обычно обладает в 10 раз большей активностью, чем мезофильный (нормальная температура) фермент.

Сильная жара – термофилы

Термофилы способны расти при температуре от 50 ° C до 70 ° C, тогда как гипертермофилы могут расти оптимально до 105 ° C с пределом от 110 ° C до 121 ° C. Эти организмы могут быть найдены в наземных геотермически нагреваемых и морских средах обитания, включая отложения вулканических островов, гидротермальные вентиляционные системы, неглубокие наземные горячие источники и глубоководные гидротермальные вентили.
Все клетки имеют внешнюю мембрану, которая регулирует то, что входит и выходит из клетка. Клеточная мембрана также служит для защиты внутреннего содержимого клетки от окружающей среды. Универсальным компонентом клеточной мембраны является липидный бислой, который обеспечивает барьер в мембране. Поскольку липиды являются жирами, они не растворимы в воде. Наиболее распространенным классом липидных молекул, обнаруженных в бислое, являются фосфолипиды.